fbpx
维基百科

三次方程

三次方程是未知项總次数最高为3的整式方程一元三次方程一般形式為

三次函数的图像。该函数与x轴相交3次说明方程有3个实数根。

其中是屬於一個的數字,通常這個域為

本條目只解釋一元三次方程,而且簡稱之為三次方程式。

历史 编辑

中國唐朝数学家王孝通在武德九年(626年)前后所著的《緝古算經》中建立了25个三次多项式方程和提出三次方程实根的数值解法。[1]

波斯数学家欧玛尔·海亚姆(1048年-1123年)通过用圆锥截面与圆相交的方法構建了三次方程的解法。他说明了怎样用这种几何方法利用三角法表得到数字式的答案。

中国南宋的数学家秦九韶在他1247年编写的《数书九章》一书中提出了高次方程的数值解法秦九韶算法,提出“商常为正,实常为负,从常为正,益常为负”的原则。

在十六世纪早期,意大利数学家费罗找到了能解一种三次方程的方法,也就是形如 的方程。事实上,如果我们允许 是複数,所有的三次方程都能变成这种形式,但在那个时候人们不知道複数。

尼科洛·塔爾塔利亞被認為是最早得出三次方程式一般解的人。1553年他在一場數學競賽中解出所有三次方程式的問題。隨後卡尔丹诺拜訪了塔爾塔利亞請教三次方程式解法並得到了啟發。卡尔丹诺注意到塔爾塔利亞的方法有时需要他给复数开平方。他甚至在《数学大典》裡包括了这些複數的计算,但他并不真正理解它。拉斐尔·邦贝利(Rafael Bombelli)详细地研究了这个问题,并因此被人们认为是複数的发现者。

判别式 编辑

 时,方程有一个实根和两个共轭複根;

 时,方程有三个实根:当

 

时,方程有一个三重实根;

 

时,方程的三个实根中有两个相等;

 时,方程有三个不等的实根。

三次方程解法 编辑

求根公式法 编辑

 
 
 
 

红色字体部分为判别式 

 时,方程有一个实根和两个共轭複根;

 时,方程有三个实根:

 时,方程有一个三重实根;

 时,方程的三个实根中有两个相等;

 时,方程有三个不等的实根。

 
 

三角函数解 编辑

 ,其中 

若令 ,则

 

 

 

卡尔达诺法 编辑

 為域,可以進行開平方或立方運算。要解方程只需找到一個根 ,然後把方程 除以 ,就得到一個二次方程,而我們已會解二次方程。

在一個代數封閉域,所有三次方程都有三個根。複數域就是這樣一個域,這是代數基本定理的結果。

解方程步驟:

  • 把原來方程除以首項係數 ,得到:
 ,其中   
  • 代換未知項 ,以消去二次項。當展開 ,會得到 這項,正好抵消掉出現於 的項 。故得:
 ,其中  是域中的數字。
  
  •  滿足 ,則 為解
這個假設的hint如下:
 。前一方程化為 
展開: 
重組: 
分解: 
  •   。我們有  因為 。所以  是輔助方程 的根,可代一般二次方程公式得解。

接下來,    的立方根,適合  ,最後得出 

在域 裡,若  是立方根,其它的立方根就是  ,當然還有  ,其中 ,是1的一个复数立方根。

因為乘積 固定,所以可能的    。因此三次方程的其它根是  

判别式 编辑

最先嘗試解的三次方程是實係數(而且是整數)。因為實數域並非代數封閉,方程的根的數目不一定是3個。所遺漏的根都在 裡,就是 的代數閉包。其中差異出現於  的計算中取平方根時。取立方根時則沒有類似問題。

可以證明實數根數目依賴於輔助方程的判別式 

  •  ,方程有一个实根和两个共轭複根;
  •  ,方程有三个实根:当 时,方程有一个三重实根;当 时,方程的三个实根中有两个相等;
  •  ,方程有三个不等的实根: 其中 (注意,由於此公式應對於 的形式,因此這裡的 實際上是前段的 ,應用時務必注意取負號即 )。

注意到实系数三次方程有一實根存在,這是因為非常數多項式  極限無窮大,對奇次多項式這兩個極限異號,又因为多項式是連續函數,所以從介值定理可知它在某點的值為0。

第一個例子 编辑

 

我們依照上述步驟進行:

  •  (全式除以 
  •  ,代換: ,再展開 
  •    。設     的根。
  
  
 
 

该方程的另外两个根:

 
 

第二个例子 编辑

这是一个历史上的例子,因为它是邦别利考虑的方程。

方程是 

从函数 算出判别式的值 ,知道这方程有三实根,所以比上例更容易找到一个根。

前两步都不需要做,做第三步:   

  

   的根。这方程的判别式已算出是负数,所以只有实根。很吊诡地,这方法必须用到复数求出全是实数的根。这是发明复数的一个理由:复数是解方程必需工具,即使方程或许只有实根。

我们解出  。取复数立方根不同于实数,有两种方法:几何方法,用到辐角和模(把辐角除以3取模的立方根);代数方法,分开复数的实部和虚部: 现设 

 等价于:
 (实部)
 (虚部)
 (模)

得到  ,也就是 ,而 是其共轭: 

归结得 ,可以立时验证出来。

其它根是  ,其中 

 是负,  共轭,故此  也是(要适当选取立方根,记得 );所以我们可确保 是实数,还有  

盛金公式法 编辑

 ,其中系数皆为实数。

判别式 编辑

重根判别式: 

总判别式: 

情况1:  编辑

 

情况2:  编辑

 ,得:

 

 

 

情况3:  编辑

 ,得:

 

 

情况4:  编辑

 ,得:

 

 

 

极值 编辑

驻点的公式 编辑

 

将其微分,可得 

  • 有序列表项

拐点 编辑

 

 ,可得 

 

驻点的类型 编辑

由函数取极值的充分条件可知:
   的极大值点;
   的极小值点;
   拐点

 可知:
  的驻点为极大值点;
  的驻点为极小值点;
  的驻点为拐点。

參見 编辑

參考資料 编辑

  1. ^ 三上义夫 《中国算学之特色》 34页 商务印书馆。

外部链接 编辑

三次方程, 是未知项總次数最高为3的整式方程, 一元一般形式為三次函数y, displaystyle, 的图像, 该函数与x轴相交3次说明方程x, displaystyle, 有3个实数根, displaystyle, 其中a, displaystyle, 是屬於一個域的數字, 通常這個域為ℝ或ℂ, 本條目只解釋一元, 而且簡稱之為式, 目录, 历史, 判别式, 解法, 求根公式法, 三角函数解, 卡尔达诺法, 判别式, 第一個例子, 第二个例子, 盛金公式法, 判别式, 情况1, uniq, postmath, . 三次方程是未知项總次数最高为3的整式方程 一元三次方程一般形式為三次函数y x 3 8 x 2 x 15 displaystyle y x 3 8x 2 x 15 的图像 该函数与x轴相交3次说明方程x 3 8 x 2 x 15 displaystyle x 3 8x 2 x 15 有3个实数根 a x 3 b x 2 c x d 0 displaystyle ax 3 bx 2 cx d 0 其中a b c d a 0 displaystyle a b c d a neq 0 是屬於一個域的數字 通常這個域為ℝ或ℂ 本條目只解釋一元三次方程 而且簡稱之為三次方程式 目录 1 历史 2 判别式 3 三次方程解法 3 1 求根公式法 3 2 三角函数解 3 3 卡尔达诺法 3 3 1 判别式 3 3 2 第一個例子 3 3 3 第二个例子 3 4 盛金公式法 3 4 1 判别式 3 4 2 情况1 UNIQ postMath 000000A6 QINU 3 4 3 情况2 UNIQ postMath 000000A8 QINU 3 4 4 情况3 UNIQ postMath 000000AD QINU 3 4 5 情况4 UNIQ postMath 000000B1 QINU 4 极值 4 1 驻点的公式 4 2 拐点 4 3 驻点的类型 5 參見 6 參考資料 7 外部链接历史 编辑中國唐朝数学家王孝通在武德九年 626年 前后所著的 緝古算經 中建立了25个三次多项式方程和提出三次方程实根的数值解法 1 波斯数学家欧玛尔 海亚姆 1048年 1123年 通过用圆锥截面与圆相交的方法構建了三次方程的解法 他说明了怎样用这种几何方法利用三角法表得到数字式的答案 中国南宋的数学家秦九韶在他1247年编写的 数书九章 一书中提出了高次方程的数值解法秦九韶算法 提出 商常为正 实常为负 从常为正 益常为负 的原则 在十六世纪早期 意大利数学家费罗找到了能解一种三次方程的方法 也就是形如x 3 m x n displaystyle x 3 mx n nbsp 的方程 事实上 如果我们允许m n displaystyle m n nbsp 是複数 所有的三次方程都能变成这种形式 但在那个时候人们不知道複数 尼科洛 塔爾塔利亞被認為是最早得出三次方程式一般解的人 1553年他在一場數學競賽中解出所有三次方程式的問題 隨後卡尔丹诺拜訪了塔爾塔利亞請教三次方程式解法並得到了啟發 卡尔丹诺注意到塔爾塔利亞的方法有时需要他给复数开平方 他甚至在 数学大典 裡包括了这些複數的计算 但他并不真正理解它 拉斐尔 邦贝利 Rafael Bombelli 详细地研究了这个问题 并因此被人们认为是複数的发现者 判别式 编辑当D gt 0 displaystyle Delta gt 0 nbsp 时 方程有一个实根和两个共轭複根 当D 0 displaystyle Delta 0 nbsp 时 方程有三个实根 当 b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a 2 c 3 a b 2 9 a 2 3 0 displaystyle left frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a right 2 left frac c 3a frac b 2 9a 2 right 3 0 nbsp 时 方程有一个三重实根 当 b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a 2 c 3 a b 2 9 a 2 3 0 displaystyle left frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a right 2 left frac c 3a frac b 2 9a 2 right 3 neq 0 nbsp 时 方程的三个实根中有两个相等 当D lt 0 displaystyle Delta lt 0 nbsp 时 方程有三个不等的实根 三次方程解法 编辑求根公式法 编辑 a x 3 b x 2 c x d 0 a 0 displaystyle ax 3 bx 2 cx d 0 a neq 0 nbsp x 1 b 3 a b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a 2 c 3 a b 2 9 a 2 3 3 b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a 2 c 3 a b 2 9 a 2 3 3 displaystyle x 1 frac b 3a sqrt 3 frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a sqrt color red left frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a right 2 left frac c 3a frac b 2 9a 2 right 3 sqrt 3 frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a sqrt left frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a right 2 left frac c 3a frac b 2 9a 2 right 3 nbsp x 2 b 3 a 1 3 i 2 b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a 2 c 3 a b 2 9 a 2 3 3 1 3 i 2 b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a 2 c 3 a b 2 9 a 2 3 3 displaystyle x 2 frac b 3a frac 1 sqrt 3 rm i 2 sqrt 3 frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a sqrt left frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a right 2 left frac c 3a frac b 2 9a 2 right 3 frac 1 sqrt 3 rm i 2 sqrt 3 frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a sqrt left frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a right 2 left frac c 3a frac b 2 9a 2 right 3 nbsp x 3 b 3 a 1 3 i 2 b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a 2 c 3 a b 2 9 a 2 3 3 1 3 i 2 b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a 2 c 3 a b 2 9 a 2 3 3 displaystyle x 3 frac b 3a frac 1 sqrt 3 rm i 2 sqrt 3 frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a sqrt left frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a right 2 left frac c 3a frac b 2 9a 2 right 3 frac 1 sqrt 3 rm i 2 sqrt 3 frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a sqrt left frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a right 2 left frac c 3a frac b 2 9a 2 right 3 nbsp 红色 字体部分为判别式D displaystyle Delta nbsp 当D gt 0 displaystyle Delta gt 0 nbsp 时 方程有一个实根和两个共轭複根 当D 0 displaystyle Delta 0 nbsp 时 方程有三个实根 当 b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a 2 c 3 a b 2 9 a 2 3 0 displaystyle left frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a right 2 left frac c 3a frac b 2 9a 2 right 3 0 nbsp 时 方程有一个三重实根 当 b c 6 a 2 b 3 27 a 3 d 2 a 2 c 3 a b 2 9 a 2 3 0 displaystyle left frac bc 6a 2 frac b 3 27a 3 frac d 2a right 2 left frac c 3a frac b 2 9a 2 right 3 neq 0 nbsp 时 方程的三个实根中有两个相等 当D lt 0 displaystyle Delta lt 0 nbsp 时 方程有三个不等的实根 a x 3 b x 2 c x d 0 a 0 displaystyle ax 3 bx 2 cx d 0 a neq 0 nbsp x b 3 a 2 3 b 2 3 a c 3 a 1 3 i 2 k 9 a b c 27 a 2 d 2 b 3 9 a b c 27 a 2 d 2 b 3 2 4 b 2 3 a c 3 3 1 3 i 2 k 9 a b c 27 a 2 d 2 b 3 9 a b c 27 a 2 d 2 b 3 2 4 b 2 3 a c 3 3 3 2 3 a k 0 1 2 displaystyle x b over 3a sqrt 3 2 left b 2 3ac right over 3a left 1 sqrt 3 i over 2 right k sqrt 3 9abc 27a 2 d 2b 3 sqrt left 9abc 27a 2 d 2b 3 right 2 4 left b 2 3ac right 3 left 1 sqrt 3 i over 2 right k sqrt 3 9abc 27a 2 d 2b 3 sqrt left 9abc 27a 2 d 2b 3 right 2 4 left b 2 3ac right 3 over 3 sqrt 3 2 a k 0 1 2 nbsp 三角函数解 编辑 a x 3 b x 2 c x d 0 displaystyle ax 3 bx 2 cx d 0 nbsp 其中a 0 displaystyle a neq 0 nbsp 若令D b 3 27 a 3 d 2 a b c 6 a 2 2 c 3 a b 2 9 a 2 3 a 2 b 3 lt 0 displaystyle Delta left frac b 3 27a 3 frac d 2a frac bc 6a 2 right 2 left frac c 3a frac b 2 9a 2 right 3 alpha 2 beta 3 lt 0 nbsp 则x 1 b 3 a 2 b cos arccos a b 3 2 3 displaystyle x 1 frac b 3a 2 sqrt beta cos left frac arccos frac alpha beta frac 3 2 3 right nbsp x 2 b 3 a 2 b cos arccos a b 3 2 2 p 3 displaystyle x 2 frac b 3a 2 sqrt beta cos left frac arccos frac alpha beta frac 3 2 2 pi 3 right nbsp x 3 b 3 a 2 b cos arccos a b 3 2 2 p 3 displaystyle x 3 frac b 3a 2 sqrt beta cos left frac arccos frac alpha beta frac 3 2 2 pi 3 right nbsp 卡尔达诺法 编辑 令K displaystyle K nbsp 為域 可以進行開平方或立方運算 要解方程只需找到一個根r displaystyle r nbsp 然後把方程a x 3 b x 2 c x d displaystyle ax 3 bx 2 cx d nbsp 除以x r displaystyle x r nbsp 就得到一個二次方程 而我們已會解二次方程 在一個代數封閉域 所有三次方程都有三個根 複數域就是這樣一個域 這是代數基本定理的結果 解方程步驟 把原來方程除以首項係數a a 0 displaystyle a left a neq 0 right nbsp 得到 x 3 b x 2 c x d 0 displaystyle x 3 b x 2 c x d 0 nbsp 其中b b a displaystyle b frac b a nbsp c c a displaystyle c frac c a nbsp d d a displaystyle d frac d a nbsp dd 代換未知項x z b 3 displaystyle x z frac b 3 nbsp 以消去二次項 當展開 z b 3 3 displaystyle left z frac b 3 right 3 nbsp 會得到 b z 2 displaystyle b z 2 nbsp 這項 正好抵消掉出現於b z b 3 2 displaystyle b left z frac b 3 right 2 nbsp 的項b z 2 displaystyle b z 2 nbsp 故得 z 3 p z q 0 displaystyle z 3 pz q 0 nbsp 其中p displaystyle p nbsp 和q displaystyle q nbsp 是域中的數字 p c b 2 3 displaystyle p c frac b 2 3 nbsp q 2 b 3 27 b c 3 d displaystyle q frac 2b 3 27 frac b c 3 d nbsp dd 設u v displaystyle u v nbsp 滿足3 u v p u 3 v 3 q displaystyle 3uv p u 3 v 3 q nbsp 則u v displaystyle u v nbsp 為解這個假設的hint如下 記z u y displaystyle z u upsilon nbsp 前一方程化為 u y 3 p u y q 0 displaystyle u upsilon 3 p u upsilon q 0 nbsp 展開 u 3 3 u 2 y 3 u y 2 y 3 p u p y q 0 displaystyle u 3 3u 2 upsilon 3u upsilon 2 upsilon 3 pu p upsilon q 0 nbsp 重組 u 3 y 3 q 3 u y 2 3 u 2 y p u p y 0 displaystyle u 3 upsilon 3 q 3u upsilon 2 3u 2 upsilon pu p upsilon 0 nbsp 分解 u 3 y 3 q u y 3 u y p u 3 y 3 q z 3 u y p 0 displaystyle u 3 upsilon 3 q u upsilon 3u upsilon p u 3 upsilon 3 q z 3u upsilon p 0 nbsp dd 設U u 3 displaystyle U u 3 nbsp 和V y 3 displaystyle V upsilon 3 nbsp 我們有U V q displaystyle U V q nbsp 和U V p 3 27 displaystyle UV frac p 3 27 nbsp 因為U V u y 3 p 3 3 displaystyle UV u upsilon 3 frac p 3 3 nbsp 所以U displaystyle U nbsp 和V displaystyle V nbsp 是輔助方程X 2 q X p 3 27 0 displaystyle mathrm X 2 q mathrm X frac p 3 27 0 nbsp 的根 可代一般二次方程公式得解 接下來 u displaystyle u nbsp 和v displaystyle v nbsp 是U displaystyle U nbsp 和V displaystyle V nbsp 的立方根 適合u v p 3 displaystyle uv frac p 3 nbsp z u v displaystyle z u v nbsp 最後得出x z b 3 displaystyle x z frac b 3 nbsp 在域C displaystyle mathbb C nbsp 裡 若u 0 displaystyle u 0 nbsp 和v 0 displaystyle v 0 nbsp 是立方根 其它的立方根就是w u 0 displaystyle omega u 0 nbsp 和w 2 u 0 displaystyle omega 2 u 0 nbsp 當然還有w v 0 displaystyle omega v 0 nbsp 和w 2 v 0 displaystyle omega 2 v 0 nbsp 其中w e 2 i p 3 1 3 i 2 displaystyle omega e frac 2i pi 3 frac 1 sqrt 3 i 2 nbsp 是1的一个复数立方根 因為乘積u v p 3 displaystyle uv frac p 3 nbsp 固定 所以可能的 u v displaystyle u v nbsp 是 u 0 v 0 displaystyle u 0 v 0 nbsp w u 0 w 2 v 0 displaystyle omega u 0 omega 2 v 0 nbsp 和 w 2 u 0 w v 0 displaystyle omega 2 u 0 omega v 0 nbsp 因此三次方程的其它根是w u 0 w 2 v 0 b 3 displaystyle omega u 0 omega 2 v 0 frac b 3 nbsp 和w 2 u 0 w v 0 b 3 displaystyle omega 2 u 0 omega v 0 frac b 3 nbsp 判别式 编辑 最先嘗試解的三次方程是實係數 而且是整數 因為實數域並非代數封閉 方程的根的數目不一定是3個 所遺漏的根都在C displaystyle mathbb C nbsp 裡 就是R displaystyle mathbb R nbsp 的代數閉包 其中差異出現於U displaystyle U nbsp 和V displaystyle V nbsp 的計算中取平方根時 取立方根時則沒有類似問題 可以證明實數根數目依賴於輔助方程的判別式D q 2 4 p 3 27 displaystyle Delta frac q 2 4 frac p 3 27 nbsp 若D gt 0 displaystyle Delta gt 0 nbsp 方程有一个实根和两个共轭複根 若D 0 displaystyle Delta 0 nbsp 方程有三个实根 当q 2 4 p 3 27 0 displaystyle frac q 2 4 frac p 3 27 0 nbsp 时 方程有一个三重实根 当q 2 4 p 3 27 0 displaystyle frac q 2 4 frac p 3 27 neq 0 nbsp 时 方程的三个实根中有两个相等 若D lt 0 displaystyle Delta lt 0 nbsp 方程有三个不等的实根 x 1 2 Q cos 8 3 b 3 a x 2 3 2 Q cos 8 2 p 3 b 3 a displaystyle x 1 2 sqrt Q cos frac theta 3 frac b 3a x 2 3 2 sqrt Q cos frac theta pm 2 pi 3 frac b 3a nbsp 其中8 arccos R Q Q Q p 3 R q 2 displaystyle theta arccos frac R Q sqrt Q Q frac p 3 R frac q 2 nbsp 注意 由於此公式應對於x 3 p x q displaystyle x 3 px q nbsp 的形式 因此這裡的q displaystyle q nbsp 實際上是前段的 q displaystyle q nbsp 應用時務必注意取負號即R q 2 displaystyle R frac q 2 nbsp 注意到实系数三次方程有一實根存在 這是因為非常數多項式在 displaystyle infty nbsp 和 displaystyle infty nbsp 的極限是無窮大 對奇次多項式這兩個極限異號 又因为多項式是連續函數 所以從介值定理可知它在某點的值為0 第一個例子 编辑 解2 t 3 6 t 2 12 t 10 0 displaystyle 2t 3 6t 2 12t 10 0 nbsp 我們依照上述步驟進行 t 3 3 t 2 6 t 5 0 displaystyle t 3 3t 2 6t 5 0 nbsp 全式除以2 displaystyle 2 nbsp 設t x 1 displaystyle t x 1 nbsp 代換 x 1 3 3 x 1 2 6 x 1 5 0 displaystyle x 1 3 3 x 1 2 6 x 1 5 0 nbsp 再展開x 3 3 x 1 0 displaystyle x 3 3x 1 0 nbsp x u v displaystyle x u v nbsp U u 3 displaystyle U u 3 nbsp V v 3 displaystyle V v 3 nbsp 設U V 1 displaystyle U V 1 nbsp 和U V 1 displaystyle UV 1 nbsp U displaystyle U nbsp 和V displaystyle V nbsp 是X 2 X 1 0 displaystyle X 2 X 1 0 nbsp 的根 U 1 5 2 displaystyle U frac 1 sqrt 5 2 nbsp 和V 1 5 2 displaystyle V frac 1 sqrt 5 2 nbsp u 1 5 2 3 displaystyle u sqrt 3 frac 1 sqrt 5 2 nbsp 和v 1 5 2 3 displaystyle v sqrt 3 frac 1 sqrt 5 2 nbsp t x 1 u v 1 displaystyle t x 1 u v 1 nbsp 1 5 2 3 1 5 2 3 1 1 3221853546 displaystyle sqrt 3 frac 1 sqrt 5 2 sqrt 3 frac 1 sqrt 5 2 1 approx 1 3221853546 nbsp 该方程的另外两个根 t 2 0 838907 1 75438 i displaystyle t 2 approx 0 838907 1 75438i nbsp t 3 0 838907 1 75438 i displaystyle t 3 approx 0 838907 1 75438i nbsp 第二个例子 编辑 这是一个历史上的例子 因为它是邦别利考虑的方程 方程是x 3 15 x 4 0 displaystyle x 3 15x 4 0 nbsp 从函数x x 3 15 x 4 displaystyle x mapsto x 3 15x 4 nbsp 算出判别式的值D 13068 lt 0 displaystyle Delta 13068 lt 0 nbsp 知道这方程有三实根 所以比上例更容易找到一个根 前两步都不需要做 做第三步 x u v displaystyle x u v nbsp U u 3 displaystyle U u 3 nbsp V v 3 displaystyle V v 3 nbsp U V 4 displaystyle U V 4 nbsp 和U V 125 displaystyle UV 125 nbsp dd U displaystyle U nbsp 和V displaystyle V nbsp 是X 2 4 X 125 0 displaystyle X 2 4X 125 0 nbsp 的根 这方程的判别式已算出是负数 所以只有实根 很吊诡地 这方法必须用到复数求出全是实数的根 这是发明复数的一个理由 复数是解方程必需工具 即使方程或许只有实根 我们解出U 2 11 i displaystyle U 2 11 mathrm i nbsp 和V 2 11 i displaystyle V 2 11 mathrm i nbsp 取复数立方根不同于实数 有两种方法 几何方法 用到辐角和模 把辐角除以3取模的立方根 代数方法 分开复数的实部和虚部 现设u a b i displaystyle u a b mathrm i nbsp u 3 2 11 i displaystyle u 3 2 11 mathrm i nbsp 等价于 a 3 3 a b 2 2 displaystyle a 3 3ab 2 2 nbsp 实部 3 a 2 b b 3 11 displaystyle 3a 2 b b 3 11 nbsp 虚部 a 2 b 2 5 displaystyle a 2 b 2 5 nbsp 模 dd 得到a 2 displaystyle a 2 nbsp 和b 1 displaystyle b 1 nbsp 也就是u 2 i displaystyle u 2 mathrm i nbsp 而v displaystyle v nbsp 是其共轭 v 2 i displaystyle v 2 mathrm i nbsp 归结得x u v 2 i 2 i 4 displaystyle x u v 2 mathrm i 2 mathrm i 4 nbsp 可以立时验证出来 其它根是x j 2 i j 2 2 i 2 3 displaystyle x j 2 mathrm i j 2 2 mathrm i 2 sqrt 3 nbsp 和x j 2 2 i j 2 i 2 3 displaystyle x j 2 2 mathrm i j 2 mathrm i 2 sqrt 3 nbsp 其中j 1 3 i 2 displaystyle j frac 1 sqrt 3 i 2 nbsp 当D displaystyle Delta nbsp 是负 U displaystyle U nbsp 和V displaystyle V nbsp 共轭 故此u displaystyle u nbsp 和v displaystyle v nbsp 也是 要适当选取立方根 记得u v p 3 displaystyle uv frac p 3 nbsp 所以我们可确保x displaystyle x nbsp 是实数 还有x displaystyle x nbsp 和x displaystyle x nbsp 盛金公式法 编辑 a x 3 b x 2 c x d 0 a 0 displaystyle ax 3 bx 2 cx d 0 a neq 0 nbsp 其中系数皆为实数 判别式 编辑 重根判别式 A b 2 3 a c B b c 9 a d C c 2 3 b d displaystyle A b 2 3ac B bc 9ad C c 2 3bd nbsp 总判别式 D B 2 4 A C displaystyle Delta B 2 4AC nbsp 情况1 A B 0 displaystyle A B 0 nbsp 编辑 x 1 x 2 x 3 b 3 a c b 3 d c displaystyle x 1 x 2 x 3 frac b 3a frac c b frac 3d c nbsp 情况2 D gt 0 displaystyle Delta gt 0 nbsp 编辑 让y 1 2 A b 3 a B B 2 4 A C 2 displaystyle y 1 2 Ab 3a left frac B pm sqrt B 2 4AC 2 right nbsp 得 x 1 b y 1 3 y 2 3 3 a displaystyle x 1 frac b left sqrt 3 y 1 sqrt 3 y 2 right 3a nbsp x 2 2 b y 1 3 y 2 3 3 y 1 3 y 2 3 i 6 a displaystyle x 2 frac 2b left sqrt 3 y 1 sqrt 3 y 2 right sqrt 3 left sqrt 3 y 1 sqrt 3 y 2 right rm i 6a nbsp x 3 2 b y 1 3 y 2 3 3 y 1 3 y 2 3 i 6 a displaystyle x 3 frac 2b left sqrt 3 y 1 sqrt 3 y 2 right sqrt 3 left sqrt 3 y 1 sqrt 3 y 2 right rm i 6a nbsp 情况3 D 0 displaystyle Delta 0 nbsp 编辑 让k B A A 0 displaystyle k frac B A A neq 0 nbsp 得 x 1 b a k displaystyle x 1 frac b a k nbsp x 2 x 3 k 2 displaystyle x 2 x 3 frac k 2 nbsp 情况4 D lt 0 displaystyle Delta lt 0 nbsp 编辑 让t 2 A b 3 a B 2 A A A gt 0 1 lt t lt 1 8 arccos t displaystyle t frac 2Ab 3aB 2A sqrt A A gt 0 1 lt t lt 1 theta arccos t nbsp 得 x 1 b 2 A cos 8 3 3 a displaystyle x 1 frac b 2 sqrt A cos frac theta 3 3a nbsp x 2 b A cos 8 3 3 sin 8 3 3 a displaystyle x 2 frac b sqrt A left cos frac theta 3 sqrt 3 sin frac theta 3 right 3a nbsp x 3 b A cos 8 3 3 sin 8 3 3 a displaystyle x 3 frac b sqrt A left cos frac theta 3 sqrt 3 sin frac theta 3 right 3a nbsp 极值 编辑驻点的公式 编辑 设y a x 3 b x 2 c x d displaystyle y ax 3 bx 2 cx d nbsp 将其微分 可得d y d x 3 a x 2 2 b x c displaystyle frac dy dx 3ax 2 2bx c nbsp 有序列表项拐点 编辑 d 2 y d x 2 6 a x 2 b displaystyle frac d 2 y dx 2 6ax 2b nbsp 设d 2 y d x 2 0 displaystyle frac d 2 y dx 2 0 nbsp 可得y displaystyle y nbsp x b 3 a displaystyle x frac b 3a nbsp 驻点的类型 编辑 由函数取极值的充分条件可知 f x e lt 0 displaystyle f prime prime x e lt 0 nbsp x e displaystyle x e nbsp 是f x displaystyle f x nbsp 的极大值点 f x e gt 0 displaystyle f prime prime x e gt 0 nbsp x e displaystyle x e nbsp 是f x displaystyle f x nbsp 的极小值点 f x e 0 displaystyle f prime prime x e 0 nbsp x e displaystyle x e nbsp 是f x displaystyle f x nbsp 的拐点 d 2 y d x 2 6 a x 2 b 2 3 a x b displaystyle frac d 2 y dx 2 6ax 2b 2 3ax b nbsp 可知 3 a x e b lt 0 displaystyle 3ax e b lt 0 nbsp y displaystyle y nbsp 的驻点为极大值点 3 a x e b gt 0 displaystyle 3ax e b gt 0 nbsp y displaystyle y nbsp 的驻点为极小值点 3 a x e b 0 displaystyle 3ax e b 0 nbsp y displaystyle y nbsp 的驻点为拐点 參見 编辑此章节尚無任何内容 需要扩充 參考資料 编辑 三上义夫 中国算学之特色 34页 商务印书馆 外部链接 编辑代數學的故事 三次方程的一般解 页面存档备份 存于互联网档案馆 李白飛 三次方程的判別式 页面存档备份 存于互联网档案馆 應用 页面存档备份 存于互联网档案馆 Carto Wong 以複變函數求解一元三次方程式的根 页面存档备份 存于互联网档案馆 一元三次方程解法 页面存档备份 存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 三次方程 amp oldid 79785383, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

文章

,阅读,下载,免费,免费下载,mp3,视频,mp4,3gp, jpg,jpeg,gif,png,图片,音乐,歌曲,电影,书籍,游戏,游戏。